论文标题：Breath Hydrogen Reflects a Cellular Bioenergetic Phenotype in Sedentary Adults with Metabolic Syndrome

论文链接：https://www.mdpi.com/3042-5158/2/2/6

期刊名： Clinical Bioenergetics

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/clinbioenerg

一、引言

分子氢作为一种具有潜在代谢调节作用的生物活性气体，近年来备受关注。实验和临床研究表明，分子氢可以在不干扰生理信号传导的情况下调节氧化还原稳态和线粒体功能，使其成为细胞生物能量状态的潜在标志物或介质。呼气氢浓度可作为内源性氢生成和利用的非侵入性替代指标，但其与人体成分、细胞代谢完整性和生物能量学的关系仍不甚明了。本研究旨在探讨久坐的中年代谢综合征患者的呼气氢浓度与多频生物电阻抗分析所获得的细胞内完整性指标之间的关联。本研究着重关注综合的细胞内表型而非孤立的身体成分指标，旨在从机制层面阐明代谢综合征中内源性氢与细胞代谢健康之间的关系。

二、材料与方法

本观察性研究从社区招募符合代谢综合征诊断的久坐中年受试者，设定纳入及排除标准，研究经伦理委员会批准，受试者均签署书面知情同意。所有检测于单次访视完成，受试者隔夜空腹，检测前 24h 禁止饮酒、剧烈运动，前一日避免可发酵食物。采用电化学法测定空腹呼气氢，多频生物电阻抗（BIA）获取体细胞质量、细胞内液、总钾、糖原指标；将指标标准化后开展主成分分析构建细胞生物能量表型，并设置敏感性分析排除体型干扰。采用 Spearman 相关、Theil-Sen 回归、校正年龄性别的贝叶斯线性回归，结合自举重采样、贝叶斯因子评价关联强度，使用 SPSS 与 R 完成统计。本研究为探索性分析，侧重效应量、稳健性与生物学一致性，不以零假设显著性检验作为主要判断依据。

三、分析与结果

本研究纳入28名患有代谢综合征的久坐成年人，平均年龄为51.2 ± 7.9岁。空腹呼气氢浓度平均值为26.0 ± 23.9 ppm（中位数：19.5；四分位距：7.5–38.0），平均腰围为98.9 ± 15.2 cm。体细胞质量、细胞内液、总钾含量和糖原含量高度相关，并可归纳为单一的细胞生物能量表型（PC1），该表型近似服从正态分布（平均值0.00 ± 1.00）。研究人群的描述性特征总结于表1。

表1. 研究人群的描述性特征（n = 28）

呼气氢浓度与细胞生物能量表型评分呈正相关，5000 次 Bootstrap 抽样与 TheilSen 回归验证关联稳健。该关联反映内源性氢气水平与细胞质量、胞内水分、钾及糖原储备相关，且强于呼气氢和去脂体重的临界相关性，提示呼气氢关联细胞内生物能量核心，并非单纯瘦体重。校正年龄与性别的贝叶斯回归得到正向后验中位数，可信区间包含零；进一步校正腰围后关联方向不变，排除中心性肥胖的驱动作用，性别存在独立相关，年龄无独立效应。两种模型中正相关的后验概率均大于 0.88，但贝叶斯因子略偏向零假设，区分假设的证据有限。不同分析框架下关联方向保持一致，该结果存在小样本带来的固有不确定性。

图 1. 呼吸氢浓度与细胞生物能量表型之间关联的图形表示 

四、讨论

本预观察研究针对代谢综合征久坐中年人，发现呼气氢浓度与综合细胞生物能量表型呈正相关，该表型反映胞内代谢活性组织状态，区别于单纯瘦体重指标。基础研究表明氢气可调控氧化还原平衡、线粒体功能及 mTOR 信号，维持细胞水合、离子稳态与糖原储备。呼气氢有望作为无创生物标志物，筛选可从外源性氢气干预获益的人群。本研究存在多项局限：观察性设计不能确立因果，样本量偏小，体成分指标为生物电阻抗间接估算，未评估膳食纤维及肠道菌群，性别分布失衡。多种统计分析均支持该关联，但贝叶斯因子证据有限，尚需大样本干预、纵向研究进一步验证。

五、结论

本研究通过构建一个独立于总体瘦体重的综合表型，证明内源性氢与代谢活跃细胞区室的质量和完整性关系更为密切，而非仅仅与瘦体重相关。这种细胞内表型的一致性及其与呼气氢在非参数、稳健和贝叶斯分析框架下的一致性，支持了氢气作为细胞生物能量状态标志物的生物学意义。这些发现提示，内源性氢产生的变异性可能反映了细胞在代谢应激条件下代谢韧性的差异。本研究为观察性研究，尽管无法进行因果推断，但但为后续干预研究提供依据。呼气氢有望作为无创标志物，指导基于表型的代谢干预，重点关注基线氢水平偏低人群。

引用格式：

Todorovic, N.; Nedeljkovic, D.; Andjelic, B.; Korovljev, D.; Tarnava, A.; Ostojic, S.M. Breath Hydrogen Reflects a Cellular Bioenergetic Phenotype in Sedentary Adults with Metabolic Syndrome. Clin. Bioenerg. 2026, 2, 6.

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Sergej M. Ostojic

1. Department of Nutritional Sciences, Texas Tech University, 1301 Akron Ave, Lubbock, TX 79409, USA

2. Faculty of Health Sciences, University of Pécs, Vörösmarty M. Str. 4, H-7621 Pécs, Hungary

3. Department of Nutrition and Public Health, University of Agder, Universitetsveien 25, 4604 Kristiansand, Norway

Clinical Bioenergetics（ISSN:3042-5158）是一本致力于推进生物能量学在人类健康和疾病领域的研究的同行评审、开放获取的国际性期刊，由MDPI在线出版。本刊关注能量代谢的基础和应用方面，尤其侧重于生理和病理条件下生物能量系统的机制、功能障碍和治疗性调控。期刊旨在成为一个专门的平台，促进整合性和转化性生物能量学研究，连接基础发现和临床应用。

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